时间：2023-07-23 09:24:56
导语：在云计算基本原理的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
关键词：体验操作；位图；压缩
中图分类号：G434 文献标识码：B 文章编号：1671-7503（2013）01/03-0113-04
■教材分析
随着信息技术的不断发展，中学生有更多的机会在日常生活中接触到各类信息技术工具。通过网络更快地掌握这些信息技术工具的使用，原有教材中的纯应用环节就稍显滞后，而学生在熟练掌握基本工具的同时，对信息流程及工具原理仍显得生疏，甚至有时会习惯性的“敬而远之”，所以，原有教材中涉及到的“原理”部分，不仅应该保留而且应更深入的探讨。但如何使学生更好，更容易“亲近”这些看上去有些艰涩的内容，归根到底最有效的方法，就是不要怕把课堂交给学生。基于此理念，我们在进入图像加工实战教学前，将图像数字化的基本原理较为详细地进行探讨。本节内容即为图像这一模块的第一节课《位图》，从数字化图像入手，了解图像的基本参数，让学生从自己动手实践中得出并理解图像大小的计算公式，再与实际的生活经验产生冲突，从而引出图像的压缩。“原理”的讲解必须遵循来源于生活，应用于生活，处处与生活紧密相连，再给学生足够的课堂空间，相信课堂定如行云流水，繁简得当，绝无晦涩之感。
■学情分析
本课教授对象为高一学生，从技术层面来说，他们的基础是了解数字进制的基本概念、计算机的工作原理以及存储单位的换算；从生活实践经验来看，他们的基础是熟悉数字图像的获取方式，对数码相机、手机、扫描仪等产品工具较为熟悉；从实际需求来看，他们虽会使用数码产品，但对相关参数设置并不十分了然，需要理解图像数字化的基本原理方能解决这一问题。
■教学目标
1.知识与技能
（1）了解位图的基本参数：像素、分辨率、色彩深度。
（2）掌握图像大小的计算公式并加以应用。
（3）了解图像压缩的基本原理及两种压缩方式。
2.过程与方法
通过自主动手实验的方式推算出图像大小的计算公式，并加以验证。
3.情感态度与价值观
通过本节课学习，养成学生“实验――推算――得出结论――验证”的自主探究模式，提高学生在理论课上的自主性。同时，培养在实际生活中解决问题的能力。
■课时安排
安排1课时。
■教学重点与难点
1.教学重点
图像大小的计算公式；图像的压缩。
2.教学难点
推算出图像大小的计算公式。
■教学方法与手段
任务驱动、自主探究、情境创设。
■课前准备
【关键词】环境研究法；实用性；实践环节
环境研究法是农业高校环境类专业的一门重要必修课程，在专业人才培养方面具有重要地位[1]。该课程以试验设计和数据统计分析为基础，结合农业领域环境科学或环境工程方面的研究，从科研课题的选题、数据资料的收集、数据资料的整理及数据资料的统计分析等方面系统介绍环境科学领域开展科学研究的基本方法，这对于培养农业高校环境类专业人才的基本科研素质和能力具有重要意义。然而，该课程包含很多统计学的数学原理，教师授课普遍感觉难度较大，很多学生也觉得枯燥难学。为了激起学生的学习兴趣，提高教学效果，我们认为可以从一下几个方面进行教学改革：
1 阐明学好环境研究法课程的重要性
讲环境研究法绪论时，对学生强调学好这门课程的重要意义对于提高学生对课程的重视程度，激发学生的兴趣具有重要意义。要向学生强调环境研究法讲述的是环境科学或工程领域最常用、最有效的试验设计及数据统计分析的基本原理和基本方法，是一门实用性很强的工具课，是一项必不可少的专业技能，以引起学生对这门课的足够重视。此外，结合学生学习的心理特点，强调学好这门课的现实意义。学生毕业后的去向一般是考研和就业两条途径，对于准备毕业后从事科研工作的学生，强调学好这门课程在科学研究、发表科研论文等方面的重要性；而对于就业的学生，学好这门课对于他们在工作中进行数据分析、工作报告撰写等方面也是十分必要的。在绪论的讲述过程中，结合实际案例，重点强调这门课的实际应用价值，从而调动学生的学习热情，让学生明白，学习这门课是有用的。
2 优化课程教学体系，重点讲述课程的实用性内容
试验设计基本原理和方法和统计分析基本原理是环境研究法课程的主要组成部分，这些内容大部分是比较抽象和枯燥的，如果教师不注意课程内容的逻辑性和针对性，很容易导致学生兴趣下降，达不到理想的教学效果[2]。为了避免此情况的发生，在课堂讲授过程中应当注意以下几点：
（1）应突出重点和难点。在讲试验设计基本原理部分时，应该强调试验设计过程中出现的基本概念，如处理、水平、试验因素等，应结合实际案例，进一步让学生理解这些概念的含义，最终的目标是让学生能够正确使用和表达这些概念。生物试验设计部分内容繁多而零碎，这更要求教师要明确划分出重点难点，让学生做到有的放矢，而不是胡子眉毛一把抓。讲统计分析部分时，教材或讲义中往往包含过多内容，这其中的很多内容平时是不常用到的，如统计假设检验中的百分数的假设检验、卡方检验、适应性检验，统计分析部分的拉丁方试验数据统计等，因此，对于这些内容，应该做适当删减，从而能够使学生能够更加容易的理解常用试验统计的基本原理。过分强调这些内容，一方面会使学生云里雾里，将各种数学原理交缠在一起，理不清思路，反而起到不好的教学效果；另一方面，即使学生能够在课堂上把这些数学原理都能够搞清楚，但如果以后很少用到这些数学模型，便会很快忘掉，教学效果也及其有限。而让学生牢牢记住几个常用的数学模型，就能够在以后的科研实践中拿来即用，达到事半功倍的效果。
（2）公式推导过程少讲，多讲统计分析的实际应用方法。让学生理解环境研究法中的数据原理是基础，而学习这门课的最终目的是实际应用。这门课中包含大量的复杂数学公式的推导，例如三因素方法分析各变异因素的划分、平方和的计算、方差的计算、自由度的计算、以及多重比较过程的复杂计算，裂区试验数据分析中的复杂计算等等，有些老师过分注重这些复杂公式的推导计算，不但学生觉得枯燥、难以理解，而且教师也常常一时思路混乱，出现讲述错误，教学效果可想而知。然而，及时把这些公式的推导过程讲好，意义又在哪里？目前各种试验统计都是通过统计分析软件进行，巨大的计算量交于电脑解决，人们只需要会分析统计结果就可以了，没有哪个人会把那些复杂的公式记住。因此，这些公式推导过程让学生大体知道来龙去脉即可，要把重点放在最后统计分析结果的解读上，让学生知道如何去看统计分析的结果，写论文的时候如何表述这些结果，这才是最贴合实际的内容。
（3）布置适当的课程作业，及时批改作业。要达到理想的教学效果，对于环境研究法课程来说，只进行课堂讲授是远远不够的，还必须让学生通过作业来加深对试验设计和统计分析原理的理解和认识，因此，适量布置课堂作业是一个必不可少的环节。建议在试验设计、以及每一种统计分析的数学模型部分均布置课堂作业，让学生亲自动手去写试验设计的方案、应该基本的统计分析公式去计算、最后把数据分析结果用文字表达出来。教师应及时批改学生作业，并将学生在作业中出现的典型错误在课堂上重点进行讲述，加深学生的理解。
3 让学生积极参与课堂，重视实习环节
要让学生积极参与课堂，充分理解课堂内容是前提条件，因此，学生参与课堂环境应该在课程主要内容讲完后进行。可以让学生自己或者由教师选择一个微型试验，要求学生从选题依据、试验设计、试验实施、数据分析到最终结论，完成一个完整的试验过程。小组合作是让学生参与课堂的重要形式。合作学习被人们誉为“最重要和最成功的教学改革”，发达国家普遍采用这样的教学方式。在引导学生参与学习的过程找那个，要让每个学生真正参与试验，在小组合作过程中，学生可以充分体验学习过程，使参与面达到最大化，能够进一步加深学生对所学知识的理解。学生完成试验选题和试验设计后，让每个研究小组派出代表以PPT的形式宣讲自己的试验设计，让其他同学提建议，一方面锻炼学生的科学表述能力，另一方面可根据大家的建议进一步完善试验方案。环境研究法课堂授课结束后，就进入实习环节，实习就是让学生将确定好的研究方案付诸实施，让学生亲身感受试验完整过程，同时将课堂上所学的知识应用到实际中去，最后形成一份完整的实习报告，教师可对实习报告进行检查，对出现的问题进行及时指导。通过这些环节，学生及掌握了理论知识，又能做到将其在实践中合理运用，必然会取得良好的教学效果。
【参考文献】
数字有线电视机顶盒中串口通讯的解决
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关键词:粒子系统;烟花模拟;纹理映射;改进
中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)34-9805-03
Fireworks Simulator Based on the Particle System Improved
WANG Ji-wen, ZHANG Yan-yan, LU He-jun
(Key Lab of Intelligent Computing and Signal Processing, Ministry of Education, Anhui University, Hefei 230039, China)
Absrtact: Particle system is an effective method in simulating irregular moving object. First,This pape introduces the principle of particle system and makes a further study on the basic model of firework particle system and the principle of letting off fireworks.Then set up a model based on the particle system and texture mapping,making use of the basic idea of particle systems,combined with the specifci characteristics of fireworks,simulating the fireworks from up to an explosion,then the process of disappearing. Then we modify the model already built to make the firewok blooming into other shapes again. It can improve the flexibility of simulated fireworks.
Key words: particle system; fireworks simulating; feature of texture; improve
模拟自然界动态景物一直是计算机图形学领域的研究热点,例如云、烟、火、雨、雪等。1983年Reeves首次提出的粒子系统原型,它可用于模拟不规则的模糊物体(Fuzzy Object) 。用粒子系统来模拟不规则物体能得到很好的效果。其基本思想是把不规则形状的物体看作是许多粒子所组成的,各个粒子都有自己的属性,粒子的这些属性随时间的推移而不断地改变,从而模拟出不规则物体及其运动变化的过程。最近,其它一些模拟方法还有很多,但是由于基粒子系统的方法很简单,所以这种方法依然很多人使用。人们正在不断地探索和改进这种方法,使其在计算机图形学的更多领域里领域能够更好地发挥作用。
本文首先阐述了粒子系统的基本原理,然后对烟花粒子系统的基本模型和燃放原理进行了分析。然后对烟花模型进行了改进,使得烟花绽放之后能够再次绽放成其他形状,从而使基于粒子系统的烟花模型的应用更加灵活、方便。
1 粒子系统的基本原理
粒子系统把要模拟的不规则物体定义为大量随机分布的微小粒子图元,在粒子系统中,粒子图元的形状可以是小球、立方体、正四面体或者其它形体。每个粒子都有一组属性,如位置、速度、颜色和生命期等。一个粒子究竟有些什么样的属性, 主要取决于具体应用。比如说用来模拟烟花的粒子的颜色一般都是五颜六色的,这样就能得到比较好的仿真效果。粒子系统是一个动态的模型,粒子在系统中要经过“产生”、“运动”和“消亡”三个阶段。随着时间的推移,系统中旧的粒子不断消失,新的粒子不断加入。与此同时,与粒子有关的每个属性均受到一个随机过程的控制而不断的进行更新。
通常用粒子系统绘制一幅图画的过程如图1所示。
2 烟花模拟原理
烟花在空中上升之后爆炸形成不同的形状,可以说是千姿百态。由于烟花燃放时姿态各异,所以每种烟花都的模拟需要对应着不同的烟花粒子系统。烟花的形状就是我们所看到的礼花的外部,一般常见的形状有以下几种:最典型的就是球形也就是牡丹状的烟花,然后是束状,还有流星状等等。
本文选择其中具有代表性的“牡丹状”进行研究和模拟。其他形状的烟花可以由此基本模型修改而成。“牡丹状”烟花粒子团是一组有限的,具有某种相似性质的烟花粒子的集合。每个烟花有一个头粒子(根部)和一组尾粒子(爆炸后的粒子),它们具有相同的颜色、形状和速度。头粒子最大最亮,上升到空中某点时爆炸成球形状,爆炸后的粒子逐渐变细变暗,直到最后消失。
2.1 烟花粒子的生成及初始化
2.1.1 烟花粒子
定义为实数域上的一个n维向量,表示为: Rn = {Position,Speed,Accelerate_ speed,Direction, Color, B right, Lifetime, Type, Flow},Rn表示某一烟花粒子的性质和状态,包括:粒子的空间位置、运动速度及加速度、运动方向、颜色、亮度、生存期、运动状态等属性。它是组成烟花的基本粒子。
烟花粒子的数据结构如下:
struct fire_point
{floatx,y,z; // 粒子的位置
float xSpeed, ySpeed, zSpeed; //粒子的速度
float xg, yg, zg; // 粒子各方向的加速度
float r,g,b; //粒子的颜色
int style; //烟花的类型};
fire_point
烟花则是由一组具有相似性质的烟花粒子组成的。烟花的数据结构如下:
struct firework
{ int type;// 烟花的类型
float x,y,z;// 烟花的位置
float time; //烟花的生命时间
float dir;//烟花的方向
int flg;// 标志
structfire_poinp[MAX_POINTS];//爆炸后的烟花粒子
structfirework *next; // 下一个粒子
};
2.1.2 烟花粒子数量定义
在烟花模型中, 烟花粒子升到空中爆炸产生所要模拟的效果。粒子只在某一帧产生, 在后面的运动过程中不再产生新粒子,仅仅是这些初始粒子运动状态的更新。这样粒子数可以定义为一个常数MAX_PARTICLES。这个常数的选择很重要,如果过多,会影响系统的实时性。如果过少,则会影响烟花模拟的真实性。
2.1.3 烟花粒子的初始化
1)粒子的初始位置:粒子的初始位置position(x,y,z)是用随机函数rand()来生成的。在燃放点处,所有粒子几乎都集中在一个点上,给我们的视觉感觉是一个亮亮的圆点。为了达到这种效果,应该使烟花的所有粒子坐标都是在给定的基础上加上一个在允许范围range内的随机三维坐标,使粒子位于以设定坐标为中心,在range大小范围内的整个区域。
2)粒子的初始颜色:颜色是烟花显示中重要的一个特性。在烟花模拟中,每团烟花都需要用大量的粒子来描述。在模型中把各种粒子颜色放在一个数组中,然后由系统随机调用。
3)粒子的初始速度和加速度:如果烟花是直线型升到空中发生爆炸,则粒子初始速度Speed在x,z方向上都为0.只有y方向上有初始速度和加速度。其中速度是随机函数生成的,是由我们给定的初始值,然后再加上一个一定范围内的随机值来确定的。加速度由动力学可知是g=9.8m/s2。如果烟花上升过程中发生偏转,则x,y方向上的速度和加速度都不为0。
2.2 烟花粒子的运动更新
通过分析烟花的燃放过程,我们可以看出其包括两个主要阶段:头粒子上升到一定高度,尾粒子爆炸后形成牡丹状的烟花。下面我们分别对这两个阶段进行分析:
1)第一阶段:粒子的初始位置确定之后便开始上升,上升后遵循动力学原理:
s = gt^2/2 其中t为粒子的运动时间,s为粒子y方向上的位移。
2)第二阶段:当烟花粒子y方向的速度变为0时,粒子上升到最高点,则要发生爆炸。爆炸形成一个圆形,即所有的烟花粒子以y轴为基准向四周偏转一个角度,从而形成一个牡丹状的烟花。实现代码为:fp[i].xSpeed = fp[i].xSpeed.rad*sin(i*θ/(2*3.14159));其中θ为绕y轴旋转的角度。
2.3 烟花粒子的消亡
粒子产生后, 经过一定的时间间隔, 由于某种原因从系统中被除去称为粒子消亡。烟花爆炸后能量慢慢的减少,最后到消息。烟花模型中用变量flg来表示粒子的生命期,当粒子产生时赋予flg一个0~1之间初值,随着时间的推移,flg慢慢减小,最后为0。flg=0时说明粒子的生命期已经结束,则从系统中删除此粒子。
2.4 OpenGl纹理映射
OpenGL中纹理映射就是将纹理的颜色和与某个物体对应的象素颜色相互结合所产生的一种效果。在烟花粒子绘制时,采用什么形状粒子将会影响系统的实时性。粒子形状可以采用点、线、三角形等简单的形状,并且根据具体情况赋予该粒子位置、颜色、生存期、速度大小、速度方向等属性,对其贴纹理以达到更加逼真的效。利用不同的几何图元将会得到不同的模拟效果。
模型中采用图片是128×128的BMP图片,图片是黑色背景,白色纹理,如图2所示。
3 改进的烟花模型
从第3节可以看出,粒子系统初始化时具有很大的随机性。粒子的初始位置是由随机函数rand( )来实现的,非常不利于控制。为了能很好的控制烟花的位置,可以结合Visual C++6.0中的鼠标消息函数来实现用鼠标控制烟花首次绽放的位置。
为了实现烟花再次绽放的效果,首先我们要用鼠标消息函数来控制烟花首次绽放的位置。然后用首次绽放的位置来确定再次绽放的位置。
烟花首次绽放的模型是由基本模型来实现的,对于烟花再次绽放的形状,我们可以再次编辑成我们想要的形状。
主要的实现代码是:
DWORD WINAPI fireworks(LPVOID no)
{CPoint point,p1; // point 用来获取当前鼠标坐标,p1用来获取当前窗口左上角坐标
::GetCursorPos(&point);//point坐标
CFlowerDlg*pWnd=(CFlowerDlg*)(AfxGetApp()->m_pMainWnd); // pWnd指向当前窗口
CRect rect;
pWnd->GetWindowRect(&rect); // 获取当前窗体结构体
p1=rect.TopLeft(); //p1坐标
point.x=point.x-p1.x;
point.y=point.y-p1.y;// 设置point.x point.y为相对当前窗口坐标
//绘制基本烟花的代码
point.y=point.y-50; // 烟花再次绽放的位置
//再次绽放烟花的绘制代码
//全局函数等待鼠标单击相映多线程
Void CFlowerDlg::
OnRButtonDown(UINTnFlags, CPoint point)
{// TODO: Add your message handler code here and/or call default
OnLButtonDown(nFlags,point);
CDialog::OnRButtonDown(nFlags, point);}
voidCFlowerDlg::
OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point)
{// TODO: Add your message handler code here and/or call default
HANDLEmHandle=CreateThread (NULL,
0,ffireworks,0,0,NULL);
CDialog::OnLButtonDown(nFlags, point);}
其中,再次绽放的烟花代码的思路是首先准备一张图案纹理(最好是黑色背景,随后对它添加其他颜色就比较方便)。其次,在纹理图中查找颜色,在白色的地方添加粒子。这样随着纹理图片的不同,所模拟出来的图案也是不同的。理论上可以模拟出任何形状的图案。
4 实验结果与分析
根据上述算法, 在普通PC机(Athon(tm)2.10GHz处理器,1G内存)上利用标OpenGL 图形库实现了烟花的模拟。
图3为用点作为图元的烟花效果,图4是用图2作为纹理映射到矩形面片上来实现的不规则形状的烟花模拟,可以看出来模拟的真实性很好。
文中从模拟逼真程度、系统简单性、实时性、灵活性出发建立了烟花模型,结合OpenGL纹理映射技术,模拟了烟花从上升到爆炸的过程,实现了较好的烟花效果。并且用对此模型进行了修改,实现了烟花绽放后又绽放成其他形状的效果,有效的提高了烟花模拟系统的灵活性。
我们可以看到为了更好地发挥粒子系统的作用, 在使用过程中还要与其他算法相结合。在模型中还要进一步考虑风场等因素,要适当调整模型的参数,让它具有很好的可移植性,这样才能更好的利用粒子系统的基本原理来模拟出理想的效果。
参考文献:
[1] REEVES W. Particle systems: a technique for modeling a class of fuzzy objects[J].Computer Graphics,1983,17(3):3592375.
[2] 丁纪云,陈利平,李思昆.基于OpenGL 的烟花动态模拟方法的研究与实现[J].计算机工程,2002(4):240-241.
[3] 肖何,何明耘,白忠建.OpenGL中基于粒子系统的喷泉模拟实现[J].计算机仿真,2007(12).
[4] 陈志宏,张正兰.动画烟雾动态模拟算法研究[J].计算机仿真,2009(2).
[5] 张芹,吴慧中,张健.基于粒子系统的建模方法研究[J].计算机科学,2003(8):144-146.
[6] 张芹,吴慧中.火焰、烟、云等不规则物体的建模方法研究综述[J].中国图象图形学报,2000(3):1862190.
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[8] 周永霞.基于物理的烟雾动画研究[D].杭州:浙江大学计算机科学与技术学院, 2006.
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[关键词]边坡稳定性；有限元分析；安全系数
中图分类号：C35文献标识码： A
1、引言
边坡是人工边坡和自然岸(斜)坡的统称。根据边坡体组成的材料,边坡可分为土质边坡和岩质边坡。在公路、铁路等交通设施的建设、水电工程、土坝工程、港口工程等天然资源的开发和利用以及房屋建筑和深基坑的开挖工程中都会遇到边坡的稳定问题。由于不合理的设计、施工,边坡垮塌、失稳等工程事故屡屡发生。我国有占国土面积三分之二以上的山地,大多分布在我国的西南和西北地区。随着国民经济的发展,特别是西部大开发政策的实施,水利工程、铁路、公路及城市等基础设施建设方兴未艾,在这些工程中经常要涉及到边坡稳定分析的问题,如大坝坝肩、水库库岸稳定等。另外,在有些地区滑坡发生频率高,灾情严重,有的直接威胁
人民生命财产安全,阻碍灾区经济发展。目前,边坡失稳已变成了同地震和火山并列的全球性三大地质灾害(源)之一,所以进行边坡稳定分析研究是很有必要的。边坡工程研究的目的是通过对边坡稳定性的分析和评价,为实际工程提供合理的边坡结构,以及对具有破坏危险的边坡进行人工处理,避免边坡失稳造成的灾害和损失.并提高工程总体经济效益。因此,边坡稳定性分析和评价成为边坡工程研究核心。
2、有限元基本理论
有限单元法是一种己发展成熟、适用广泛的数值方法,自从20世纪60年代美国克拉夫(Clough)和伍德沃德(Woodward)首次将有限元分析土坝以来,有限元在岩土工程中被广泛应用川。它的基本原理是:将无限自由度的结构体转化为有限个自由度的等价体系,即将结构离散成有限个小单元,用这些离散单元体代替原来的结构,因此,将对结构的分析就转化为对单元体的分析。根据分析时所选取未知量的不同,有限元法可分为位移法、力法和混合法;根据应力应变的关系又可将其分为线性有限元法和非线性有限元法,而非线性有限元分析则可逐段地化为一系列线性有限元问题,因此,线性分析是非线性分析的基础。在材料非线性中,研究得最透彻的是弹塑性。弹塑性模型把总的变形分成弹性变形和塑性变形两部分,用虎克定律计算弹性变形部分,用塑性理论来求解塑性变形部分。对于塑性变形,要做三方面的假定:(l)屈服准则;(2)流动法则;(3)硬化规律。
3、基于有限元法的强度折减系数基本原理
在土坡稳定分析中,土坡在外荷载或自重的作用下失稳破坏时,塑性区会贯穿整个土坡而形成一滑裂带,整个土破将沿该滑裂带滑动,从而使得沿滑裂带以上的土体成为机动结构,因而其有限元计算结果不会收敛,强度折减系数法正是基于这一点提出来的。有限元强度折减系数法的基本原理是将坡体强度参数:粘聚力c和内摩擦角的正切值tanθ同时除以一个折减系数F,得到一组新的C1、θ1值,然后作为新的资料参数输入,再次试算是否收敛。不断调整F值进行试算,直到寻求的折减系数F使得计算结果正好处于临界收敛状态,即折减系数F若有微小的增加,计算结果就不收敛。此时对应的F被称为坡体的最小稳定安全系数凡,此时坡体达到极限状态,发生剪切破坏。
进行边坡稳定性分析计算时，采用强度折减法来实现。首先选取初始折减系数F，然后对边坡土体材料强度系数进行折减，折减后凝聚力以及摩擦角分别：
Tanθ1=tanθ/F(3-1)
C1=C/F (3-2)
其中：C和θ为边坡土体的初始凝聚力和摩擦角
4、模型建立及求解
假设国内某矿边坡为弹性和塑性两种材料，边坡尺寸如图4-1
图4-1 边坡模型
表4-1 边坡模型围岩参数
类别 弹性模量/GPa 泊松比v 重度/KN/m3 内聚力/MPa 摩擦角θ
围岩A1 30 0.25 25 0.9 42
围岩A2 30 0.24 27
对于像边坡这样纵向很长的实体，计算时模型简化为平面应变问题。假定边坡所承受的外力不随Z轴变化，位移和应变发生在自身平面内。对于边坡变形和稳定性分析，这种平面假设是合理的采用双层模型，模型上部为理想的弹塑性材料，下部为弹性材料，左右边界水平位移为零，下边界竖向上位移为零。
图4-1施加约束和重力载荷后边坡模型
图4-2 F=2.8时边坡变形图
图4-3 F=2.8求解收敛时迭代过程图
图 4-4 F=2.8时，边坡X方向位移云图
图 4-5 F=2.8时，边坡模型塑性应变云图
5、结果分析
通过ANSYS 数值模拟分析知，谁着强度折减系数F的增加，边坡变形加大，当F=3.0时迭代不收敛，边坡失衡；随着强度折减系数F的增加边坡水平位移增加，到F=2.2以后，边坡位移开始减小。当F=2.8后，水平位移开始急剧下降。当F=3.0时，边坡模型的水平位移下降到19.472mm，说明此时边坡已经发生破坏；从边坡模型的塑性区云图看，随着强度折减系数F的增加，塑性应变从无到逐渐增大，塑性区也从无到逐渐增大，当F=3.0时，塑性区贯通到坡顶，并且此时解不收敛，也表明边坡破坏。
6、本文总结
如果使有限元法保持足够的计算精度,那么有限元法较传统的方法具有如下优点:
(l)能够对具有复杂地貌、地 质 的边 坡 进 行 计算;
(2)考虑了土体的本构关系,以及变形对应力的影响:
(3)能够模拟土坡的失稳过程及其滑移面形状滑移面大致在水平位移突变的地方及塑性变形 发展严重的部位;
(4 ) 求解安全系数时,可以不需要假定滑移面的形状,也无需进行条分。
参考文献：
[1]王淑云,方保熔,王如云.数值分析方法[M].南京:河海大学出版社,2000
[2]邹广电.复杂边坡稳定分析条分法的优化方法[J].水利学报,1989.(2):55~60.
[3]肖专文,张奇志,梁力,林韵梅.遗传进化算法在边坡稳定性分析中的应用[J].岩土工程学报,1998,20(l):44~46.
[4]郑颖人，赵尚毅.用有限元法求边坡稳定安全系数[J].公路交通技术,2002,3(l):7~9.
1 概述
随着新能源的不断发展，尤其是风电技术等新能源电力技术的发展，变流器在电力系统中的重要性也越来越高。而相对于传统两电平变流器，三电平变流器具有明显的优点，如主开关器件承受的电压和du/dt减小一半，输出电压谐波小等优点，具有广阔的前景和应用价值[1]。
空间矢量脉宽调制[1][2]具有输出电流谐波少、转矩脉动小、直流利用率高等优点，是三电平变流器控制的首选方案。相对传统算法，文章阐述了一种相对简单的方式来得到所需的作用时间，只需一个大区域的18个作用时间即可得到所需的所有作用时间，另外以60度坐标系来判断扇区简化计算，使算法变得简单。
2 SVPWM算法
三电平SVPWM算法根据参考电压矢量由几个基本矢量合成的原则来进行三电平变流器的控制，根据所需量的先后顺序，可以分为区域判断、作用时间计算以及作用时间分配三个部分。
2.1 参考矢量所在区域判断
与传统算法类似，我们将基本空间矢量区域划分为6个大扇区、24个小区域。但与传统算法不同，这里采用60度g-h坐标系来划分区域，简化计算。
以公式（1）转换到60度g-h坐标系后，以下列规则判断大扇区：N=1时，Vg>0且Vh>0；N=2时，Vg0且Vg+Vh>0；N=3时，Vg0且Vg+Vh
2.2 作用时间计算
判断完参考矢量在具体某一个区域之后，我们就可以根据伏秒平衡原理预先计算各个基本矢量所需的时间。首先需要找到合成参考矢量所需的三个基本矢量V1、V2、V3，然后根据下面进行计算：
V1T1+V2T2+V3T3=VrefTs （2）
T1+T2+T3=Ts （3）
类似地可以得到参考电压矢量在其他区域时的各基本矢量的作用时间，需要将各个区域所有基本矢量作用时间都计算出来，方便在使用时直接提取数据。
但对于各矢量作用时间计算模块来说，我们摒弃了将每一个区域的各个矢量作用时间都计算出来的繁琐且需大存储的方法，而采用如图1所示的方法，以小区域为基本单位，以调换小区域内三个电压矢量作用时间次序的方式，就可以以一个大区域18个矢量作用时间实现其余五个大区域的所有矢量作用时间。文章选用区域I的18个作用时间作为基准时间，采用MATLAB仿真模型各个大区域之间作用时间逻辑关系，如图1所示。其中Tabc表示区域I各小区域的三个矢量作用时间Ta、Tb、Tc，N则表示大区域号，n表示小区域号。
3 仿真及波形分析
前面分析了三电平SVPWM算法的原理，接下来将按照上述原理在MATLAB/simulink中对所述算法进行仿真分析，并对相关波形进行分析。其中，输入为311V，频率50Hz的三相交流电压，前端直流输入为600V，两个电容为4700uF，三相负载每相都是电阻12Ω，电感0.02mH，仿真采样周期为TS=62.5-6S。仿真结果如图2。
从以上仿真结果图可以看出，相对于传统两电平逆变器，三电平逆变器输出电压电平数更多，相电压三电平，线电压五电平，更为接近正弦，因而在相同开关频率的情况下，输出电压谐波大大减少。图2（b）是输出相电压滤波后的波形，对比输入三相交流电压，可知结果比较理想。
4 结束语
文章介绍了三电平变流器的基本结构，并阐述了三电平空间电压矢量控制算法基本原理，并对一些复杂环节的简易算法加以阐述。最后在MATLAB/Simulink中对所述算法建立模型，进行仿真计算并分析结果。可以看出，三电平SVPWM算法结构简单易懂，不用经过太过复杂的计算，同时具有和传统两电平算法一样的准确性，并在某些方面更具优势，运用前景广阔。
参考文献
[1]苑春明.三电平变换器SVPWM关键技术研究[D].合肥工业大学，2008.
[2]李启明.三电平SVPWM算法研究及仿真[D].合肥工业大学，2008.
[3]于月森，姜小艳，符晓，等.三电平变换器SVPWM算法综述[J].变频器世界，2009，9：35-40.
[4]桂红云.三电平变换器控制策略的研究[D].浙江大学，2005.
【关键词】云技术 GOOGLE DOCS 信息技术 互联网
云技术在近几年风靡全球，成为一种热门的技术，多数专家学者提出，云技术的诞生会取代互联网传统的技术基础，甚至可能成为整个计算机领域格局的影响者。
1 云技术的基本原理简介
云技术是由谷歌和IBM等专业网络公司共同构建的计算机储存计算中心，在网络连接的情况下，用户只需通过浏览器就可以顺利访问该计算中心，将“云”这种资料进行存储或者应用。
“云技术“采用分布式处理和并行处理的方式，并顺应网格计算的发展趋势，换句话说也是计算机科学领域向商业化发展的实现。云技术的基本工作原理是将计算分布在海量的分布式计算机上，而不是存放在本地计算机或者远程的服务器中，这种分布方式可以使企业数据库的工作模式更加接近互联网，并使企业能够将更多的资源投入到相对缺乏的应用上面，再根据要求对计算机和存储器进行访问。这种新型的计算模式颠覆了以往传统的计算方式，是一场伟大的革新，这场革新它好比日常生活中的水电煤，不仅极大地方便了人们的生活与工作，价格也低廉，但是它最大的特色在于，云技术是以互联网为平台进行传输的。
2 云技术在信息技术中的重要性
在云技术的推动下，信息技术事业也在不断发展不断进步。人们开始从云技术的角度来重新思考信息技术。由于云技术的特点决定它在教育事业中较受欢迎，因此比其他新型技术更容易被教育领域所接受，且它对用户的硬件设备要求非常低，仅这一点就可以解决学校硬件设施配置低的问题。云技术具有较强的共享，可以大大提高学生的学习主动性，激发学生的学习兴趣，并引导学生进行探究，与此同时，还能纠正一部分学生的学习观念，不再认为信息技术课就是上网玩游戏聊天的课程。最后，云技术还能帮助学校减少一些设备系统维护更新方面的费用。
3 云技术在信息技术中的运用―GOOGLE DOCS
由GOOGLE公司研发的GOOGLE DOCS就是一个经典的云技术产品，它的功能类似于微软研发的OFFICE办公软件，可以对文本文档、表格、幻灯片等文件进行搜索和处理。相比于其他的办公软件来说，GOOGLE DOCS最大的优势是可以实现协作共享，它允许不同的计算机用户同时对一个项目进行查阅并进行更改，这种协作共享模式使得不同用户之间的共享更加便捷。在GOOGLE DOCS中，以下三个特点体现了它在信息技术中的重要性。
3.1 在没有网络的情况下也能编辑文档
GOOGLE DOCS具有强大的离线功能，即使在网络没有连接的情况下，也能对文档进行编辑，一旦网络进行连接，且被该系统检测出来，GOOGLE DOCS就会将文档中的内容进行自动存档。在GOOGLE DOCS离线功能的帮助下，学生即使在断网的情况下也能编辑文档，这种方式为教师也带来了极大的便利，学生也可以在没有网络诱惑的情况下进行单纯的学习，很大程度上提高了信息技术的效果。
3.2 自动储存文档，便于查找
在学校的计算机中一般都安装了还原卡，只要将电脑进行重新启动，之前储存的资料都会自动删除。使用GOOGLE DOCS的话，学生在编辑完文档之后可以保存在GOOGLE DOCS中，在下次上课时仍然能够找回文档。即使重新启动也不会影响文档的下次使用。除此之外，GOOGLE DOCS还为学生提供了文档搜索的应用功能，学生若要查找某个文档，只需要输入文档名称、编辑时间、存档时间等，就能很快速地查找到所需要的资料。
3.3 文件共享，方便快捷
在信息技术课程的小组活动中，需要同一小组成员访问同一个文件，每人负责其中的一部分内容。在没有云技术之前，通常的做法是安装局域网FTP软件，为每个小组建立帐户并设置私有密码放置属于小组的文件时。但在这种方式下，多人登录后同一时间只能一人处理文件，而其他组员只能等待。有了云共享则不同，可多人从不同计算机上在云中访问同一个文件，并各自保存修改内容。利用云共享还可以将某台计算机上的某文件夹同步到云端，这样无论什么地点什么时候只要有网络登录云端都可访问该文件夹中的内容，并储存访问、修改的结果，如同直接在那台计算机上进行操作，使实现共享如此简单方便。
4 结语
随着云技术的不断发展，它已经被人们称为最具革命性的计算模型，互联网已经逐渐普及了，人类正在向互联网环境不断迈进，我们的工作和生活也在发生着翻天覆地的变化。知识经济发展的势头越来越猛烈，面对当今社会源源不断的各种挑战与机遇，人们对“云技术”的重视程度也越来越高。至今为止“云技术”已经被应用在各种领域中，其中在信息技术教育中的应用较广泛，它解决了现阶段一些学校信息技术中的各种实质性问题，也培养了学生的实际操作能力和动手能力，使学生能够更好地掌握各种信息技术相关工具。除此之外，还发展了学生在信息技术环境下的合作意识。因此学生尽早地认识云技术、理解云技术、并使用云技术，可以帮助学生更好地学习信息技术。
参考文献
[1] 刘鹏.云计算[M].电子工业出版社，2010.
[2]张为民，唐剑峰，罗治国，钱岭.云计算：深刻改变未来[M].北京：科学出版社，2009.
[3] 杨洋.网络教学中教师主导作用的探讨[M].北京：中央电大出版社，2007.
[4] 张媛媛，赵广宇，余华鸿.云计算与高校教学教育资源整合[J].今日科苑，2009（4）.
作者简介
朱莉（1977-）女，本科，单位：江苏省无锡市大桥实验学校，研究方向：信息技术教学与研究、课堂教学创新。
关键词手持GPS 坐标转换 参数计算 设置 检验 技术应用
中图分类号：tv221
文献标识码：A 文章编号：
一、概述
随着GPS测量理论与设备的不断发展，测量技术日趋成熟，测量功能也更加完善，应用面也更加广泛，GPS手持机在近年也得到了快速发展，从单一的导航功能，发展到逐步应用于地质，水利，林业，交通等行业的工程测绘应用中，单点定位精度更达到亚米级，厘米级，为GPS手持机带来了更加广阔的应用前景。以南方S750，S760高精度手持GIS数据采集系统为例，前者为亚米级精度，后者达到厘米级，单点定位精度小于20CM。S760在外接天线的情况下，单点定位精度进一步提高，达到GPS-RTK定位精度。
GPS手持机具有携带方便，数据采集快速、高效、准确的特点。内置数据采集软件，界面简洁易学，非测绘专业人员也可以快速掌握使用。要熟练掌握GPS手持机，必须了解GPS的基本原理及坐标转换的方法。
二、基本原理
GPS卫星星历是以WGS-84大地坐标系为根据而建立的，所以手持式GPS使用的坐标系统是WGS-84坐标系统。我们现在使用的地图资源大部分都属于1954年北京坐标系或1980年西安国家大地坐标系。由于坐标系统的不同,使得同一点在不同的坐标系下有不同的坐标值，不同坐标系之间存在着平移和旋转的关系，要使手持GPS所测量的数据转换为自己需要的坐标，必须求出两个坐标系（WGS-84和北京54坐标系或西安80坐标系）之间的转换参数。使用手持GPS测量，要得到不是WGS-84坐标系的数据，必须进行坐标转换，然后在手持机里输入相应的坐标转换参数。只要计算出五个转换参数（X、Y、Z、A、F）并按提示输入GPS中，即可在GPS仪器上自动进行坐标转换，得出该点对应的北京54坐标系（或西安80坐标系）的坐标值。
三、坐标转换
一般坐标转换步骤为（以WGS84坐标系北京54坐标系为例）：
1.WGS84（B，L）——WGS84（X，Y，Z）84，空间大地坐标到空间直角坐标的转换。
2.WGS84（X，Y，Z）——北京54（X，Y，Z），坐标基准的转换。通常采用两种转换方法：七参数、五参数法（即简化三参数法）。
3.北京54（X，Y，Z）——北京54（B，L），空间直角坐标到空间大地坐标的转换。
4.北京54（B，L）——北京54（x，y），高斯投影正算。
对于坐标基准的转换，七参数法一般用于转换精度要求较高的计算。一般手持式GPS接收机的设置包括5个参数(X、Y、Z、A、F),适用五参数法。其中A和F针对某一坐标系统来说为固定参数,如北京54坐标系A=-108、F=0.0000005，西安80坐标系A=-3、F=0，皆为常数,需要计算的参数主要为前3个（X、Y、Z），所以也称此法为三参数法。
三参数法空间直角坐标系的转换是假设两坐标系各轴相互平行,坐标原点不相重合.因此,两坐标系之间的坐标转换公式为：
常用坐标转换软件有arcGIS,COORD以及各GPS手持机厂家预装在手持机中的行业软件，如handSTAR、GIStar、EGStar（工程之星）等，都包含坐标转换、参数求取功能。
四、三参数求取步骤（以WGS84坐标系北京54坐标系为例）
1.搜集作业区域内等级已知点的北京54坐标系坐标(x、y、z)或者大地坐标（B、L、H)和已知点的WGS84坐标（B、L、H)。
2.如果没有已知点的WGS84坐标，就要使用手持GPS测量该已知点的WGS84坐标。在手持GPS中将坐标系设置为WGS84,显示格式设置为（B、L、H),在改已知点上测量坐标(经纬度)读数,为了提高精度，应待仪器稳定以后，持续观测,每隔一段时间读数一次，得到该已知点的WGS84大地坐标。
3.通过软件计算三参数，以南方GPS数据处理软件提供的GPS工具箱5.0为例，打开软件：新建作业输入WGS84-BJ54保存。
然后点开：参数设置分别设置源椭球系、目标椭球系、投影设置。源椭球选择WGS84，目标椭球选择北京54。
如果目标椭球已知点北京54坐标为空间直角坐标（X、Y、Z），则在主界面中转换到空间大地坐标（B、L、H），反之，则进入下一步计算。
点开实用工具五参数计算（手持机）选择目标椭球为北京54，依次输入WGS84空间大地坐标（B、L、H），在已知点栏输入北京54空间大地坐标（B、L、H）计算，就得到DA、DF、DX、DY、DZ五个参数，可以看出，其中DA=－108，DF=4.80795488345519e-7,这两个参数针对北京54坐标系来说为固定常数，另外三个参数DX、DY、DZ即为我们要求取的三参数（图1）。
图1
4.手持GPS坐标系及参数设置
在手持GPS中选择所使用的坐标系（如西安80）、显示格式：坐标格式（X、Y、Z），输入中央子午线及求取的3参数（X、Y 、Z)。
5.参数检验
设置好手持GPS以后，应拿到实地检测，检验这三参数是否正确。在多个已知点上进行测量，比较观测值与已知点的校验误差，如果误差小于手持GPS的标称精度，或者达到规定允许误差范围，就可以进行工程测量工作了。反之，则应重新测算转换参数、查找问题。
五、结语
坐标转换，参数计算的方法很多，可以利用现有软件，或者自己编程计算，利用第三方软件一定要和手工计算或者专业软件计算结果对比检查,成果合格才能继续使用。因为此类软件的免费版本未经注册前,精度很差。
只要清楚了WGS84坐标系转换到其他坐标系的原理及过程，便可以熟练掌握。现在不同型号的手持GPS，基本都具有有数据处理配套软件，包含了怎样将GPS测量中所得到的WGS-84转换成工程中所须坐标的功能。如南方S750G2,S760系列，采用了Windows Mobile或者Windows CE操作系统，采用handSTAR、GIStar、EGStar等GPS数据采集软件进行工程测量作业，更支持国土普查、水利普查、电力之星、林业巡查等行业GIS数据采集软件，提高了工作效率和定位精度，使用起来十分方便。
参考文献：
［1］杜永昌.《控制测量》［M］,冶金工业出版社,1992.
关键词：配电网自动化；云计算；信息交互；海量存储；服务定制
中图分类号：TP319文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)25-6168-03
Cloud Computing in the Smart Distribution Automation Applied Research
FAN Yin-qiu, MI Juan
(Nari Technology Development Limited Company, Nanjing 210061, China)
Abstract: Along with the smart grid construction, a new generation of distribution automation system be in the pilot development phase. More frequent imformation exchange and integration between distribution automation system and other systems, such as EMS, PMS, GIS etc. Cloud computing technology can not only solve the problems that the multi-system mass data storage and processing, but also make system integration and expansion ofunity function deployment and scheduling flexibility. In this paper,the relevant characteristics of cloud computing technology, on how to use cloudcomputing related technologies to solve multi-system data integration and analysis services.
Key words: smart grid; distribution automation system; cloud computing; information exchange; mass storage; service customization
随着新一轮智能配网自动化项目的建设，配网各业务系统之间需进行各种实时数据的交换与交互，以实现业务的高效协作及人工智能。同时，随着电力行业信息化的迅速发展，电力企业之间的应用系统也需要实现互操作的、可扩展的信息交换平台，以适应电力业务流程和业务事项的不确定性和变动性。众多的“信息孤岛”，对企业单位间及内部各部门间的信息互通形成了阻碍，如何全面的获取信息就需要灵活的应用软件基础架构平台的支持。
能否全面、准确地掌握配电网运行情况，能否灵活、快速、可靠地指挥电网运行，是智能配网调度智能化的关键所在。信息交互总线架构，搭建总体架构。这将为充分实现现有资源的整合，灵活接入未来业务，最终将各个应用系统的整体优势发挥到最大，打下坚实的基础。
1 云计算的基本原理及其特点
云计算的基本原理是通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中。企业数据中心的运行将更与互联网相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。它把存储在众多分布式计算机中的大量数据资源和处理器资源整合在一起协同工作。云计算是一种新的共享基础架构的方法，它可以将巨大的系统资源联合以提供各种不同的服务。这使得企业能够将资源切换到需要的当前应用上，根据需求提供处理器和存储资源。在云计算平台中的服务器可以是物理的服务器或者虚拟的服务器。
换句话说，云计算平台是基于计算机网络提供的计算资源的统一管理和动态分配，以实现云计算的目的。数据中心，使用虚拟化技术为手段，整合大量的分布式网络服务器集群的处理能力，并采用SOA架构的云计算平台，提供安全，可靠和方便的数据服务应用程序，用户在任何时间，任何地点，都可以使用连接到网络的任何终端设备访问这些服务。
其特点是：
1）计算资源是透明的
用户的云计算平台带来不同的资源和服务的统一管理。用户感知，查询和使用。用户不重视这些资源和服务的地理位置，性能，和故障等。
2）动态分配计算资源和灵活性
以规模计算资源分布式智能集成，统一管理和动态分配计算资源，实现高度的“灵活性”的缩放和优化使用，用户不关心具体操作程序。
3）计算资源是常见的
它为最终用户共享一个共同的，综合的，方便的使用计算资源和人机交互界面。
2 智能配网中的云计算特性
1）多系统的跨区信息交互和业务整合
在智能配网建设中需要实现上一级调度自动化系统、配电自动化系统、电网PMS/GIS系统、营销相关应用系统（95598系统、营销管理系统、用电信息采集、营销负荷控制系统）等多系统之间的跨区信息交互与业务整合。通过相关应用系统的互连，整合配电信息，外延业务流程，扩展和丰富配电自动化系统的应用功能，支持配电生产、调度、运行及用电等业务的闭环管理，为配电网安全和经济指标的综合分析以及辅助决策提供服务。
2）海量数据存储和处理
在智能配网的信息交换和业务整合上对相关大规模数据安全，可靠和有效率的传输，存储和管理有着迫切需求。在此基础上，通过有效的分析和处理引导企业在输电，变电，配电，用电和转让度上正确决策，合理调配资源。因此，大量分布式组件之间的网络数据流的有效控制和秩序，使高速，可靠，可扩展和管理数据交换，数据传输和存储平台的成为智能配网应用的基础平台设计的关键点。
3）基于SOA的架构体系
以面向服务体系SOA（Services Oriented Architecture）作为项目的整体结构体系，基于IEC 61968/61970的国际标准，尤其是把对这些标准的支持实现在核心组件中，以服务为基本单元对配电相关系统的各种应用进行封装，建立网络计算中的服务提供者与消费者之间服务协同软件平台，提供在数据、流程和应用等不同服务粒度层次上的业务集成与信息整合，使系统达到真正意义上的信息共享与服务集成。
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